Эффекты сублетальной дозы гамма-радиациии на провоспалительные цитокины и лимфоидные органы иммуногенеза у потомков 1 поколения

В работе исследованы эффекты сублетальной гамма-радиации на провоспалительные цитокины, центральные и периферические органы иммуногенеза у облученных животных и их потомков 1 поколения. Установлено, что у потомков 1 поколения после сублетального гамма-излучения происходит перераспределение лимфоидных клеток из тимуса и лимфатических узлов тонкого кишечника в костный мозг и селезенку. В отдаленном периоде в периферической крови сниженная концентрация ИЛ-2, ИЛ-6, TNF-a и повышенная концентрация INF-у в сыворотке крови свидетельствуют о наличии иммунологической недостаточности в клеточном и гуморальном звеньях иммунитета.

В центральных и периферических лимфоидных органах происходит пролиферация и дифференцировка субпопуляций всех видов Т- и В- лимфоцитов [1]. При радиационном воздействий в центральных и периферических органах иммуногенеза происходит цитолиз, угнетение пролиферации, мобилизации и перераспределе-ния лимфоцитов [2]. При действий сублетальной дозы радиации во всех звеньях иммунной системы происходит иммуносупрессия, формируется иммунодефицитное состояние [3,4,5]. Причем иммунные дисфункции сохраняются довольно длительное время, и, поэтому состояние иммунной системы, как в отдаленном периоде, в том числе у потомков 1 поколения после сублетального гамма излучения представляет большой интерес.

Наряду с общепринятыми методами определения морфофункционального состояния иммунной системы в настоящее время во всем мире используются чувствительные и информативные методы определения содержания цитокинов. Основная биологическая активность цитокинов - регуляция иммунного ответа на всех этапах его развития. В связи с этим актуальным является изучение особенностей спонтанной продукции цитокинов в условиях сублетального облучения с целью оценки степени влияния ионизирующей радиации на иммунную систему организма.

Поэтому целью настоящей работы явилось изучение эффектов сублетальной гамма-радиации на провоспалительные цитокины, центральные и периферические органы иммуногенеза у облученных животных и их потомков 1 поколения.

Материал и методы исследования

Для решения поставленной цели нами были выполнены 3 серий опытов на 55 белых беспородных половозрелых крысах. 1 серия - интактные (n=15), 2-я серия - облученные + отдаленный период ((n=20), 3-я серия (n=20) - потомки 1 поколения от облученных животных. Подопытных животных 2 - серии подвергли общему облучению на радиотерапевтической установке «Луч-1» мощностью 125 Р в час гамма-лучами ⁶⁰Со в дозе 6 Гр. Во время облучения животные находились в специально сконструированной камере из органического стекла, с изолированными ячейками для отдельных животных.

У всех животных в костном мозге изучали количество лимфоидных клеток, в тимусе, селезенке и лимфатических узлах тонкого кишечника определяли массу, лимфоидный индекс и число лимфоидных клеток. Клеточные суспензии готовили из костного мозга, тимуса, селезенки и лимфатических узлов тонкого кишечника подопытных животных. Осуществляли подсчет кариоцитов и определяли их жизнеспособность. Количество тимоцитов, лимфоидных клеток в костном мозге, селезенке определяли по методике

О.И.Белоусовой и М.И.Федотовой (1983) [6]. Содержание клеток костного мозга исследовали в замкнутом пространстве по методике П.Д. Горизонтова с соавт. (1983)[7]. Определение лимфоидного индекса тимуса выполнялась по методике Е. Д.Гольдберга и соавт. (1972)[8], а в лимфатических узлах тонкого кишечника - по методу Б.А. Жетписбаева (1995)[9].

Для изучения отдаленных эффектов цитокиновый профиль у подопытных животных определяли через 3 месяца после воздействия ионизирующих гамма - излучений. В периферической крови у всех животных определяли уровень провоспалительных ферментов - ИЛ-2, ИЛ-6, TNF-а и INF-у иммуноферментным методом на аппарате «Униплан» (Россия).

Полученные цифровые данные обрабатывались общепринятыми методами вариационной статистики [10].

Результаты и обсуждение

Раннее нами установлено, что после сублетального гамма- облучения в дозе 6 Гр в вызывает атрофию тимуса, селезенки и лимфоидных узлов тонкого кишечника. Перераспределение лимфоидных клеток наблюдается в сторону костного мозга и селезенки [11].

В отдаленном периоде после сублетального облучения полного восстановления массы тимуса не наблюдается (таблица 1).

Таблица 1 - Состояние лимфоидных органов иммуногенеза у потомков 1 поколения после сублетальной дозы гамма-радиации

Примечание: * - достоверно к 1 группе, (P<0,05), ** - достоверно к 1 группе, (P<0,001), 0 - достоверно ко 2 группе (P<0,05); 1 - масса органа в мг, 2- лимфоидные клетки (106), 3 - лимфоидный индекс, n - количество опытов

Рост числа тимоцитов в 1,89 раза не приводила к нормализации его уровня, оно оставалось низким в сравнении с контрольным показателем, при этом отмечалась нормализация лимфоидного индекса.

В отдаленном периоде в лимфатических узлах тонкого кишечника масса возрастала до контрольного уровня, практически оставались без изменения уровень лимфоидных клеток и лимфоидный индекс; их уровни не достигали контрольных величин.

В отдаленном периоде после сублетального гамма- облучения в костном мозге происходит нормализация количества лимфоидных клеток. В селезенке повышается количество лимфоидных клеток и уровень лимфоидного индекса до контрольных величин. В то же время масса селезенки возрастает, но в отличие от других изучаемых показателей, не достигает контрольного уровня.

Приведенный фактический материал показывает, что в отдаленном периоде после сублетального гамма-излучения в тимусе и лимфатических узлах тонкого кишечника снижены количества лимфоидных клеток. В тимусе и селезенке сохраняется атрофия, в лимфатических узлах тонкого кишечника - сниженный лимфоидный индекс.

У потомков 1 поколения под воздействием сублетального гамма-излучения в тимусе снижена масса, как и в отдаленном периоде. Количество лимфоидных клеток достоверно ниже контрольного в 2 раза. Сниженным в этот период оказывается и лимфоидный индекс.

В костном мозге продолжает нарастать количество лимфоидных клеток. Его значения достоверно превышает контрольный уровень в 2 раза.

В селезенке повышенными оказываются лимфоидные клетки (в 3 раза), масса и лимфоидный индекс селезенки в 1,28 и 1,32 раза соответственно.

В лимфоузлах тонкого кишечника количество лимфоидных клеток достоверно снижается в 3,4 раза, достоверно сниженным оказываются масса и лимфоидный индекс.

Таким образом, у потомков 1 поколения после сублетального гамма-излучения повышенными оказываются количество лимфоидных клеток в костном мозге и селезенке, тогда как в тимусе и лимфатических узлах тонкого кишечника наблюдается обратная картина. Снижение массы и лимфоидного индекса наблюдается в тимусе и лимфатических узлах тонкого кишечника, повышение - в селезенке.

Цитокины - белковые медиаторы, которые вовлекаются в иммунорегуляцию лейкоцитарного ответа и развитие различных патологических состояний. Покоящаяся клетка продуцирует небольшое количество цитокинов. Чаще всего это клетки крови - лимфоциты и моноциты, реже - гранулоциты [12].

От баланса цитокинов зависит тип иммунного реагирования и эффективность иммунологической реакции, так и процессы пролиферации и дифференцировки в иммунной системе [13].

Анализ экспериментального материала показал (таблица 2), что в отдаленном периоде после сублетальной дозы гамма- излучения достоверно уменьшаются количества ИЛ-2 в 1,28 раза, ИЛ-6 в 2,1 раза и TNF-a в 1,23 раза (таблица 2). В этот период отмечается повышение концентрации INF-y в 1,9 раза (Р<0.05).

Таблица 2 - Состояние провоспалительных цитокинов в отдаленном периоде после воздействия сублетальной дозы гамма-
радиации в дозе 6 Гр

Как известно, продуцентами цитокинов являются практически все субпопуляции лимфоцитов, они способны выделять цитокины, однако, профессиональными продуцентами этих медиаторов являются СД4+ Т-хелперы [14].

Раннее нами в эксперименте получено, что в отдаленном периоде после действия сублетальной дозы гамма- излучения отмечается повышение числа субпопуляций Т- лимфоцитов с хелперной и понижение Т-лимфоцитов с супрессорной активностью [15], следствием этого, по- видимому, происходит уменьшение

цитокинпродуцирующей способности Т-клетками с супрессорной активностью, и это отражается на спонтанной секреции ИЛ-2. Недостаточный уровень ИЛ-2 вызывает дисрегуляцию в иммунной системе, снижает процесс пролиферации в клеточном и гуморальном звеньях иммунитета, что наблюдается и в отдаленном периоде после воздействия сублетальной дозы гамма-радиации [16].

Снижение уровня ИЛ-2 не обеспечивает дифференцировочный фактор для Т-киллеров [16] и для этого требуется действие ИЛ-6 [17], уровень которого тоже низок. Сниженный уровень ИЛ-6 не в состоянии индуцировать конечную стадию созревания В-лимфоцитов в плазматические клетки [17].

К тому же низкая концентрация TNF-a не принимает участия в развитии иммунного ответа в качестве кофактора ростовых цитокинов, обусловливающих пролиферацию В- и Т-лимфоцитов [18,19].

Иммунорегуляторное действие INF-y должно проявляется в усилении выработки некоторых цитокинов (ИЛ-1 и ИЛ-2) [20,21], но этого в нашем случае не наблюдается. К тому же в больших дозах INF-y подавляет как гуморальный, так и клеточный иммунитет [22].

Вывод. 1. У потомков 1 поколения происходит перераспределение лимфоидных клеток из тимуса и лимфатических узлов тонкого кишечника в костный мозг и селезенку.

2. В отдаленном периоде после сублетального гамма- излучения сниженная концентрация ИЛ-2, ИЛ-6, TNF-a и повышенная концентрация INF-у в сыворотке крови, свидетельствует о наличии иммунологической недостаточности в клеточном и гуморальном звеньях иммунитета.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Жетписбаева Х.С., Ильдербаев О.З., Жетписбаев Б.А. Стресс и иммунная система. - Алматы: 2009. - 235 с.
2. Раисов Т.К., Жетписбаев Б.А., Нурмухамбетов Ж.Н. Шабдарбаева Д.М. Эмоциональный стресс и коррекция адаптационных нарушений. - Алматы: 1999. - 152 с.
3. Жетписбаев Г.А. Изменения функционального состояния иммунной системы при действии ионизирующего излучения на организм и способы ее коррекции: дис. ... д-р мед. наук - Алматы, 2006. -36 с.
4. Ильдербаев О.З. Реактивтілігі (ү-сәулелері әсерінен) өзгерген организмнің цемент және асбест шандарына адаптациясының иммунитеттік және биохимиялық механизмдері: дис. ... д-р мед. наук - Астана, 2009. - 46 с.
5. Жетписбаева Х.С. Иммунологические и биохимические механизмы адаптации, прогнозирование и коррекция постстрессорных нарушений: дис. ... д-р мед. наук - Семей, 2009. - 34 с.
6. Белоусова О.И., Федотова М.И. Сравнительные данные об изменении количества лимфоцитов селезенки, зобной железы и костного мозга в ранние сроки после облучения в широком диапазоне доз // Радиобиология - радиотерапия. - 1968. - Т.9. - №3. С. 309-313.
7. Горизонтов П.Д., Белоусова О.М., Федотова М.И. Стресс и система крови. - М.: Медицина, 1983. - 240 с.
8. Гольдберг Е.Д., Штенберг И.Б., Михайлова Т.Н., Шубина Т.С. Состояние лимфоидной ткани при введении животным рубомицина // Пат. физиол. - 1972. - №6. - С.67-68.
9. Жетписбаев Б.А. Способ определения лимфоидного индекса в лимфоузлах при стрессе // Информ. лист Семипалатинского ЦНТИ. - 1995. - №68. - С.7-11.
10. Монцевичюте-Эрингене Е.В. Упрощенные математико-статистические методы в медицинской исследовательской работе // Пат. физиол. и эксперим. терапия. - 1961. - №1. - С.71-76.
11. Жетписбаев Б.А., Хамитова Л.К Иммунные дисфункции облученного организма // Наука и Здравооххранение. - 2002. -С. 215221.
12. Пичугина Л.В., Пинегин Б.В. Внутриклеточные цитокины: проблемы детекции и клиническое значение // Иммунология. - 2008. №1. - С.55-63.
13. Шурлигина А.В., Дергачева .И., Ковшик И.Г. и др. Клеточный состав лимфоидных органов крыс-самок с экспериментальным острым воспалением внутренних половых органов после введения интерферона-у в разных суточных режимах // Иммунология. - 2008. - №2. - С.114-116.
14. Шортанбаев А.А., Кожанова С.В. Общая иммунология. - Алматы: 2008. -469 с.
15. Шалгинбаева Г.С., Ибраев С.С., Алимбаева А.А. и др. Отдаленные эффекты различных дозовых нагрузок гамма-излучения на Т- систему иммунитета // Наука и здравоохранение.- 2014. - №3. - С. 37-40.
16. Reen G.H., Yen N.H. Interleukin 2 regulates expression of its rezeptor and synthesis of gamma interferon by human T-lymphocytes // Science. - 1984. - №225. - Р. 429-430.
17. Lukaszewicz M, Mroczko B, Szmitkowski M. Pol. Arch. // Med. Wewn. - 2007. - Vol. 117. - №5-6. - P. 247-251.
18. Горецкая М.В., Шейбак В.М. Иммунопатология: роль печени в иммунной системе. - М.: 2010. - С. 14-18.
19. Buko V.U., Kirvel P., Lukivskaya O. et al. Effects of TNF-a Blocking antibody on rat experimental alcoholic steatohepatitis //Liver Under Constant Attack-From Fat to Viruses: Abstracts of Invited Lectures Poster Abstracts. - Mainz: 2008. - P.14.
20. Arc P.C., Troutt A.B., Clark D.A. Soluble receptors, neutralizing THF-a and IL-1 block stress triggered murine abortum // Am. J. Repord Immunol. - 1997. - Vol.37. - №3. - Р. 262-266.
21. Blaschitz A., Hutter H., Dohr G. HLA Class J protein expression in the human plazenta // Early Pregnansy. - 2001. -Vol.5. - №1. -P. 67-69.
22. Иванов В.В., Сахаров С.П., Поляков А.П. и др. Роль иммунного статуса в прогнозе тяжелой термической травмы у детей. // Иммунология. - 2008. - №3. - С. 161-163.